CC BY
4
Kornienko Alexey Andreevich, student (e-mail: [email protected])
Ivanovo State Polytechnics University, Ivanovo, Russia Katamanov Alexey Andreevich, chief lecturer (e-mail: alexkat [email protected])
Ivanovo State Polytechnics University, Ivanovo, Russia Egorova Nadejda Evgenievna, associate professor ([email protected])
Federal State Educational Institution of Higher Education «Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters», Ivanovo, Russia DEVELOPMENT OF LUBRICANTS FOR WAXING MACHINE
Abstract. The article presents the results of the research of friction of the contact thread of steel in the presence of lubricants. This study allows to recommend the lubricants in the paraffin impregnation of the filaments in the production of knitwear. As antifriction additives to the paraffin was chosen as stearates of metals of transition groups. Observed physical adsorption of lubricants. Under these conditions the friction of ion-exchange processes do not occur. The test results showed the effectiveness of stearaty of copper and zinc in the ratio 3:1 in paraffin, stearaty of copper and tin is 1:1 and 2:1, the total content up to 5 wt.% Key words: friction, lubrication, waxing, metallic stearates.
МЕТОД ВИБРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ МАТЕРИАЛА
КОЛЬЦЕВОЙ ДЕТАЛИ Королев Альберт Викторович, д.т.н., профессор, зав. каф. ТМС Мазина Анжела Александровна, аспирант каф. ТМС Яковишин Александр Сергеевич, аспирант каф. ТМС Шалунов Алексей Викторович, аспирант каф. ПТК Саратовский государственный технический университет
имени Ю.А. Гагарина
В статье разрабатывается метод вибромеханической стабилизации воздействия на деталь с двух сторон циклической нагрузки. Приведены графики зависимость остаточных напряжений в детале. Произведен анализ механизма действия вибромеханической стабилизации, чем выше в детале напряжения при обработке, тем меньше в ней остаточные напряжения.
Ключевые слова: вибромеханическая стабилизация, остаточное напряжение, призма, циклическая нагрузка.
Чтобы деталь в процессе изготовления получила остаточные напряжения, она не обязательно должна подвергаться прямому изгибу. С энергетической точки зрения для этого ей достаточно любым способом получить энергию, эквивалентную той энергии, которая приводит к возникновению аналогичных остаточных напряжений. Поэтому и удалить остаточные напряжения в процессе вибростабилизации возможно только в том случае, если сообщить ей энергию, близкую к потенциальной энергии деформа-
ции, которая необходима для образования остаточных напряжений. Для удаления остаточных напряжений можно использовать различные способы вибромеханической стабилизации.
Рассмотрим, например, метод вибромеханической стабилизации, при котором на деталь со стороны максимальной выпуклости или максимальных положительных напряжений с двух сторон прикладывается циклическая нагрузка, повторяющаяся с частотой п кол./с в течении времени т. Величину нагрузки выбираем такой, при которой в детали в точках приложения нагрузки возникают напряжения изгиба, составляющие какую-то долю као от предела текучести материала детали: <7то = као • .
На рисунке 1 показана зависимость остаточных напряжений от времени обработки, но при разном напряженном состоянии детали в процессе обработки, характеризуемого величиной као.
30
66.61
со<2=трЗ.ЗЗ оо(3„т) дф
си(4,т;)
26.67
12
24
16
43
60
Рисунок 1 - Зависимость остаточных напряжений в детале оо(ко°, Т) от времени обработки т при различных соотношениях величины као то
, характеризуемой напряженное состояние детали при обработке
Из рисунка 1 видно, что остаточные напряжения с момента начала вибромеханической обработки, как и в рассмотренном выше случае, постепенно уменьшаются и асимптотически стремятся к нулю, но интенсивность процесса обработки зависит от создаваемых в детали напряжений.
Чем выше в детале напряжения при обработке, тем меньше величина као, тем при одном и том же времени обработки меньше остаточные напряжения в детале. Следовательно, интенсивность напряжений при обработке, частота воздействия на деталь и время обработки являются важными управляющими факторами рассматриваемого метода.
Для удаления остаточных напряжений целесообразно устанавливать кольцевую деталь в призму. В этом случае на деталь действует одновре-
менно три силы, равномерно расположенные вдоль ее окружности. Рассмотрим результаты такой обработки.
Процесс осуществляется следующим образом. Деталь устанавливается в призме максимальной выпуклостью или местом расположения максимальных напряжений вдоль оси симметрии призмы. В плоскости расположения оси симметрии призмы к детали прикладывается циклическая нагрузка, вызывающая в точке ее приложения напряжение изгиба, равное
ато = к°о 'ог, и действующая с частотой п. После некоторого времени обработки деталь переворачивается на 90 градусов, и обработка повторяется с другой стороны детали.
На рисунке 2 показана величина изгибающего момента в детали МТ(ко,коо,6)и величины напряжений изгиба от(ко,коо,6) вдоль ее окружности при различных соотношениях коо =о( / оо между пределом текучести и максимальными напряжениями упругого изгиба. Индекс «о» означает, что рассматриваемые параметры соответствует процессу вибромеханической обработки.
500
400
ж
М<1:3,в) 200
- 100
МиО.ЁЛВ) 0
миа.блвГ 100
"200
-зоо
■400
500
а)
б)
Рисунок 2 - Графики зависимостей от угла 6 а) изгибающего момента Мт(ко, коо ,6) ; б) напряжения изгиба от(ко, коо ,6) при различных значениях ко= 1; ко= 0,8; ко= 0,6 при ко = 3
о ? о ? ^ о ? г оо
Как видно из рисунка 2, величина изгибающего момента и напряжения изгиба существенно зависят от величины ко . Представленный на графиках
неравномерный характер распределения значений изгибающего момента и напряжений изгиба объясняется сложением возникающих при обработке моментов и напряжений при вибромеханической обработке с имеющимися остаточными значениями изгибающего момента и остаточными напряжениями, которые имеют место до начала обработки. Особенно велики значения изгибающего момента и напряжения изгиба в сечении, совпадающем с направлением приложения внешней нагрузки при обработке, так как
в этом сечении сосредоточены максимальные остаточные значения изгибающего момента и напряжения изгиба.
На рисунке 3 показана зависимость остаточных напряжений от времени обработки, при разном напряженном состоянии детали в процессе трех-валковой обработки, характеризуемого величиной као. Этот график идентичен графику 1, выполненному для двухвалковой обработки, т. е. при частоте вращения детали п = 10 об/с и при исходном напряженном состоянии детали, характеризуемом ка = 0,6.
Рисунок 3- Зависимость остаточных напряжений в детале аг(као, г) от времени обработки г при различных соотношениях величины као = а/а то, характеризующей напряженное состояние детали
при виброобработке
Из рисунка 3 видно, что остаточные напряжения с момента начала вибромеханической обработки, как и в рассмотренном выше случае, постепенно уменьшаются и асимптотически стремятся к нулю, а интенсивность процесса обработки зависит от создаваемых в детали напряжений. Чем
выше в детале напряжения при обработке, тем меньше величина као, тем при одном и том же времени обработки меньше остаточные напряжения в детале. Следовательно, интенсивность напряжений при обработке, частота воздействия на деталь и время обработки являются важными управляющими факторами рассматриваемого метода.
Сравнение графиков 3 и 1 подтверждает, что при установке детали в призме при равных условиях напряженного состояния материала детали уменьшение остаточных напряжений осуществляется менее интенсивно, чем при установке детали на плоскость. Это связано с тем, что как следует из рисунков 1 и 2, при установке в призму в среднем возникают меньшие напряжения изгиба, чем при установке детали на плоскость, что приводит к снижению мощности вибромеханической обработки.
На основе выполненного анализа можно сделать вывод, что вибромеханическая стабилизация изделий одинаково эффективна как для нежестких
деталей типа валов, стержней, осей и других длинномерных деталей, так и для нежестких кольцевых деталей. Механизм действия вибромеханической стабилизации во всех рассмотренных случаях одинаков. Он заключается в том, что в процессе вибромеханической стабилизации часть затрачиваемой энергии поглощается материалом детали, и она приводит к пластическим сдвигам в угловых и граничных дислокациях. Тем самым обеспечивается снижение остаточных напряжений.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России -Задание № 9.896.2014/K на выполнение НИР в рамках проектной части государственного задания в сфере научной деятельности Список литературы
1. Бабенко М.Г., Слесарев С.В., Мелентьев В. А. Современные технологии изготовления кольцевых деталей. Прогрессивные технологии в современном машиностроении: сб. ст. VII междунар. науч.-техн. конф. Пенза, С 36-38, 2011.
2. Круцило В.Г. Исследование влияния остаточных напряжений и деформационного упрочнения в поверхностном слое детали на усталостную прочность // Весник Самарского государственного технического университета. 2006 #41. С.218-221.
3. Королев А.В., Аничкин А.Н. Моделирование процесса нагрузок в кольцевых деталях // Вестник СГТУ, № 2(56), 2011. С. 92-95.
4. Пат. RU №2457100 Российская Федерация, МПК B24B39/04. Способ релаксации остаточных напряжений / Королев А.В., Королев А. А., Королев А.А. , 2012.
Queens albert V., doctor of technical Sciences, Professor, head. DEP. TMS
Mazin Angela A., post-graduate student, DEP. TMS
Yakovishin Alexander Sergeevich, postgraduate student, DEP. TMS
Rascals Alexey Viktorovich, postgraduate student, DEP. PTK
Saratov state technical University
Yu. a. Gagarin
VIBROMECHANICAL METHOD OF STABILIZING MATERIAL OF THE RING PARTS
The paper describes a method vibromechanical stabilization effects in detail two sides of a cyclic load. Graphs of the dependence of residual stress in the item. The analysis of the mechanism of action vibromechanical stabilization, the higher in the item stresses during processing, the less the residual stress.
Keywords: vibromechanical stabilization, residual voltage, prism, cyclic load.
